RU2584342C1 - Широкополосный полосно-пропускающий фильтр - Google Patents
Широкополосный полосно-пропускающий фильтр Download PDFInfo
- Publication number
- RU2584342C1 RU2584342C1 RU2014154601/28A RU2014154601A RU2584342C1 RU 2584342 C1 RU2584342 C1 RU 2584342C1 RU 2014154601/28 A RU2014154601/28 A RU 2014154601/28A RU 2014154601 A RU2014154601 A RU 2014154601A RU 2584342 C1 RU2584342 C1 RU 2584342C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- conductor
- conductors
- frequency
- split
- filter
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
- H01P1/203—Strip line filters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к СВЧ электронике, в частности к частотно-селективным фильтрам. Широкополосный полосно-пропускающий фильтр содержит диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесен полосковый проводник, частично расщепленный с одного конца. При этом микрополосковый проводник, обладающий осевой симметрией, расщеплен широкой, а затем узкой продольными прорезями с длинами от 12% до 36% и от 14% до 41% длины проводника соответственно. Вдоль длинной стороны проводника с обеих его сторон параллельно нанесены проводники связи, свернутые П-образно. Соответствующе проводники образуют резонаторы, связанные между собой индуктивно-емкостной связью, а размеры дважды расщепленного проводника и проводников связи выбраны таким образом, чтобы их сближенные резонансы одновременно участвовали в формировании полосы пропускания. Перестройка фильтра по частоте может быть осуществлена изменением длины проводников и прорезей между ними. Технический результат - повышение частотно-избирательных свойств и расширение относительной полосы пропускания фильтра. 2 ил.
Description
Изобретение относится к технике сверхвысоких частот и может быть использовано в селективных трактах приемных и передающих систем.
Известен микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую сторону нанесены полосковые проводники в виде шпилечных резонаторов, состоящих из отрезков регулярных микрополосковых линий различной ширины, и электромагнитно связанных между собой, полосковые проводники выполнены в виде встречно направленных шпилечных резонаторов, и широкий отрезок полоскового проводника своим концом соединен с экраном (Патент РФ №2182738, Н01Р 1/203, Н01Р 1/205).
В таком фильтре, благодаря тому что шпилечные микрополосковые резонаторы образованы отрезками регулярных микрополосковых линий, имеющих различную ширину, и благодаря заземлению конца широкого участка полоскового проводника, происходит сближение резонансных частот первой и второй моды колебаний в каждом микрополосковом резонаторе. В результате в фильтре из (2+N) резонаторов в формировании амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) участвуют 2(2+N) рабочих колебаний. Например, фильтр из двух резонаторов имеет четыре рабочих типа колебаний и соответственно АЧХ четырехзвенного фильтра.
Недостатком описанного фильтра является то, что каждый его резонатор имеет всего две рабочие моды колебаний, а на АЧХ не наблюдается полюсов затухания, повышающих ее прямоугольность.
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является полосно-пропускающий фильтр (Патент РФ №2480867, Н01Р 1/203), содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое металлизированное основание, а на вторую сторону нанесен полосковый проводник, частично расщепленный продольной щелью с одного конца. Относительная длина нерасщепленного участка двухмодового резонатора составляет от 16% до 65% его длины. Полосно-пропускающий фильтр, состоящий из одного двухмодового шпилькового микрополоскового резонатора, имеет две низкочастотные моды колебаний, одна из которых четная, а другая - нечетная. Для четной моды колебаний токи на расщепленном участке проводника по обе стороны щели текут в одном направлении и продолжают течь на нерасщепленном участке. Для нечетной моды токи на расщепленном участке текут в противоположных направлениях и отсутствуют на нерасщепленном участке.
Недостатком описанного полосно-пропускающего фильтра является использование малого числа (двух) мод колебаний резонатора, являющегося частично расщепленным полосковым проводником на диэлектрической подложке, что ограничивает возможности на улучшение его частотно-селективных свойств, а также их ухудшение при реализации широкой относительной полосы пропускания.
Задачей изобретения является повышение частотно-селективных свойств и расширение относительной полосы пропускания широкополосного полосно-пропускающего фильтра.
Указанная задача достигается тем, что в широкополосном полосно-пропускающем фильтре, содержащем диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую нанесен полосковый проводник, частично расщепленный с одного конца, согласно техническому решению проводник, обладающий осевой симметрией, расщеплен широкой, а затем узкой продольными прорезями с длинами от 12% до 36% и от 14% до 41% длины проводника соответственно. За счет этого увеличивается число рабочих мод колебаний, формирующих полосу пропускания до шести. Еще четыре рабочие моды колебаний имеют нанесенные параллельно с обеих сторон, вдоль длинной стороны проводника, проводники связи, свернутые, например, П-образно.
Техническим результатом изобретения является повышение частотно-селективных свойств и расширение относительной полосы пропускания широкополосного полосно-пропускающего фильтра за счет заявляемого расположения на диэлектрической подложке расщепленного двумя прорезями полоскового проводника, являющегося многомодовым резонатором, и крайних свернутых, например, П-образно проводников связи, представляющих собой двухмодовые резонаторы.
Изобретение поясняется чертежами, где Фиг. 1 - устройство заявляемого широкополосного полосно-пропускающего фильтра, Фиг. 2 - амплитудно-частотные характеристики (S21, S11) заявляемого фильтра.
Заявляемый, состоящий из трех резонаторов, широкополосный полосно-пропускающий фильтр (Фиг. 1) содержит диэлектрическую подложку (7), на одну сторону которой нанесено заземляемое основание (2), а на вторую нанесен дважды расщепленный прорезями (4) и (5) с одного конца протяженный полосковый проводник (5), параллельно длинной стороне которого, на некотором расстоянии от него с обеих сторон нанесены свернутые, например, П-образно проводники связи, состоящие из нерегулярных соединенных между собой полосковых отрезков (6, 7, 8), к которым подключается тракт СВЧ.
Разберем принцип действия заявляемого широкополосного полосно-пропускающего фильтра (Фиг. 1). Его полосу пропускания (Фиг. 2) формируют шесть резонансов от многомодового дважды расщепленного резонатора - две низкочастотные моды колебаний, когда на смежных полосковых отрезках, расщепленных прорезями (4) и (5), высокочастотные токи текут в одном направлении и продолжают течь на нерасщепленном отрезке проводника (3), а также когда токи на противоположных расщепленных отрезках текут в противоположных направлениях и отсутствуют на нерасщепленном отрезке. Благодаря расширенной первой прорези (4) у полоскового проводника (3) и наличию второй узкой прорези (5) удается сблизить частоты еще четырех высших мод колебаний многомодового резонатора как, чтобы они также участвовали в формировании полосы пропускания. Также полосу пропускания фильтра формируют первые две низшие моды колебаний от каждого проводника связи (6, 7, 8). Поэтому общее количество резонансов - десять (Фиг. 2). Использование индуктивно-емкостной связи между резонаторами существенно увеличивает подавление мощности в низкочастотной и расширенной высокочастотной полосах заграждения, а благодаря полюсам затухания, расположенным рядом со склонами расширенной полосы пропускания, крутизна последней значительно возрастает.
Размеры дважды расщепленного проводника и проводников связи должны быть подобраны таким образом, чтобы их сближенные резонансы одновременно участвовали в формировании полосы пропускания, при этом понижение и повышение частот в основном осуществляется увеличением и сокращением длины проводников, а также размеров прорезей. Проводники связи, имеющие, например, П-образную форму, могут иметь и более сложный вид - большее число сворачиваний таких проводников с увеличением мод колебаний, формирующих полосу пропускания. Расширение и сужение полосы пропускания происходит за счет варьирования зазора между проводниками. Изменение ширины проводников и прорезей одновременно с изменением длины отрезка проводника (7) позволяет регулировать уровень обратных потерь в полосе пропускания. Значительное уменьшение и увеличение длины широкой и (или) узкой продольных прорезей приводит к значительному ухудшению частотно-селективных свойств широкополосного фильтра. Поэтому длина широкой прорези варьируется в пределах от 12% до 36% длины проводника, а длина узкой прорези - от 14% до 41% длины проводника.
Пример выполнения широкополосного полосно-пропускающего фильтра.
Была использована подложка площадью 34.20×17.55 мм2 из традиционного материала СВЧ техники (керамика ТБНС) толщиной h=1 мм с относительной диэлектрической проницаемостью εr=80. Отступы от краев подложки до отрезка проводника (8) равны толщине подложки h. Конструктивные параметры заявляемого фильтра (Фиг. 1): длина и ширина проводника (3): 30.00×7.55 мм2 соответственно; площадь, занимаемая прорезью (4): 8.60×7.35 мм2, прорезью (5): 7.20×0.05 мм2; длина и ширина отрезков проводников связи (6, 7, 8): 11.60×0.15 мм2, 3.55×0.70 мм2, 7.90×0.20 мм2 соответственно.
АЧХ прямых и обратных потерь заявляемого широкополосного полосно-пропускающего фильтра, снятые в широкой полосе частот, показаны на Фиг. 2. При этом видно, что полосу пропускания с центральной частотой f0≈1.3 ГГц и относительной шириной Δf/f0≈86%, измеренной по уровню -3 дБ от уровня минимальных потерь (Lmin≈0.67 дБ), формируют девять резонансов. При этом предпоследний высокочастотный резонанс в полосе пропускания является вырожденным. Однако высокая прямоугольность АЧХ фильтра обусловлена не только большим числом рабочих мод колебаний, но и еще полюсами затухания, близко расположенными рядом с обоими склонами полосы пропускания. Также полюса затухания усиливают подавление мощности на частотах расширенной высокочастотной полосы заграждения. Отметим, что относительная ширина полосы пропускания широкополосного полосно-пропускающего фильтра шире более чем в два раза, чем у фильтров, заявленных в прототипе (Патент РФ №2480867, Н01Р 1/203).
Таким образом, заявляемое устройство широкополосного полосно-пропускающего фильтра обладает более высокими частотно-селективных свойствами и значительно расширенной относительной полосой пропускания за счет увеличения числа рабочих мод колебаний дважды расщепленного проводника и его расположения относительно проводников связи.
Claims (1)
- Широкополосный полосно-пропускающий фильтр, содержащий диэлектрическую подложку, на одну сторону которой нанесено заземляемое основание, а на вторую нанесен полосковый проводник, частично расщепленный с одного конца, отличающийся тем, что проводник, обладающий осевой симметрией, расщеплен широкой, а затем узкой продольными прорезями с длинами от 12% до 36% и от 14% до 41% длины проводника соответственно, причем вдоль его длинной стороны с обеих сторон параллельно нанесены проводники связи, свернутые, например, П-образно.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014154601/28A RU2584342C1 (ru) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Широкополосный полосно-пропускающий фильтр |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014154601/28A RU2584342C1 (ru) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Широкополосный полосно-пропускающий фильтр |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2584342C1 true RU2584342C1 (ru) | 2016-05-20 |
Family
ID=56012103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014154601/28A RU2584342C1 (ru) | 2014-12-31 | 2014-12-31 | Широкополосный полосно-пропускающий фильтр |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2584342C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111613859A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-09-01 | 南京师范大学 | 一种基于槽线和微带的同相功分滤波器 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4701727A (en) * | 1984-11-28 | 1987-10-20 | General Dynamics, Pomona Division | Stripline tapped-line hairpin filter |
JPH04284003A (ja) * | 1991-03-13 | 1992-10-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 平面型誘電体フィルタ |
US6060967A (en) * | 1997-09-18 | 2000-05-09 | Sumitomo Metal (Smi) Electronics Inc. | Surface mount filter with dielectric block through holes connected to striplines grounded by capacitors |
US6750741B2 (en) * | 2002-06-04 | 2004-06-15 | Scientific Components | Band pass filter |
RU2480867C1 (ru) * | 2011-11-18 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) | Полосно-пропускающий фильтр |
RU2488200C1 (ru) * | 2012-02-03 | 2013-07-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Микрополосковый диплексер |
-
2014
- 2014-12-31 RU RU2014154601/28A patent/RU2584342C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4701727A (en) * | 1984-11-28 | 1987-10-20 | General Dynamics, Pomona Division | Stripline tapped-line hairpin filter |
JPH04284003A (ja) * | 1991-03-13 | 1992-10-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 平面型誘電体フィルタ |
US6060967A (en) * | 1997-09-18 | 2000-05-09 | Sumitomo Metal (Smi) Electronics Inc. | Surface mount filter with dielectric block through holes connected to striplines grounded by capacitors |
US6750741B2 (en) * | 2002-06-04 | 2004-06-15 | Scientific Components | Band pass filter |
RU2480867C1 (ru) * | 2011-11-18 | 2013-04-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики им. Л.В. Киренского Сибирского отделения Российской академии наук (ИФ СО РАН) | Полосно-пропускающий фильтр |
RU2488200C1 (ru) * | 2012-02-03 | 2013-07-20 | Федеральное Государственное Автономное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Сибирский Федеральный Университет" | Микрополосковый диплексер |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Belyaev, B.A Microstrip broadband band-pass filters // Actual Problems of Electronics Instrument Engineering (APEIE), 2014 12th International Conference on. 2-4 Oct. 2014. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111613859A (zh) * | 2020-05-25 | 2020-09-01 | 南京师范大学 | 一种基于槽线和微带的同相功分滤波器 |
CN111613859B (zh) * | 2020-05-25 | 2021-11-02 | 南京师范大学 | 一种基于槽线和微带的同相功分滤波器 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Chaudhary et al. | Dual-band bandpass filter with independently tunable center frequencies and bandwidths | |
Snow et al. | Tunable high quality-factor absorptive bandstop filter design | |
RU2475900C1 (ru) | Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр | |
RU2543933C1 (ru) | Микрополосковый широкополосный полосно-пропускающий фильтр | |
Zakharov et al. | Features of the coupling coefficients of planar stepped-impedance resonators at higher resonance frequencies and application of such resonators for suppression of spurious passbands | |
RU2480866C1 (ru) | Микрополосковый двухполосный полосно-пропускающий фильтр | |
RU2480867C1 (ru) | Полосно-пропускающий фильтр | |
RU2584342C1 (ru) | Широкополосный полосно-пропускающий фильтр | |
RU2400874C1 (ru) | Полосковый фильтр | |
RU2488200C1 (ru) | Микрополосковый диплексер | |
RU2607303C1 (ru) | Микрополосковый полосно-пропускающий фильтр | |
RU99248U1 (ru) | Полосковый резонатор на двойной подвешенной подложке | |
RU2697891C1 (ru) | Микрополосковый диплексер | |
RU2562369C1 (ru) | Микрополосковый двухполосный полосно-пропускающий фильтр | |
RU2590313C1 (ru) | Полосковый фильтр гармоник | |
RU2657311C1 (ru) | Полосно-пропускающий свч фильтр | |
Leksikov et al. | A method of stopband widening in BPF based on two-conductor suspended-substrate resonators | |
RU2237320C1 (ru) | Полосно-пропускающий фильтр | |
RU2715358C1 (ru) | Высокоселективный полосковый фильтр верхних частот | |
RU2672821C1 (ru) | Полосно-пропускающий фильтр | |
Belyaev et al. | Investigation of microstrip high-pass filters based on multimode resonator | |
EP2982005A1 (en) | A waveguide e-plane filter structure | |
RU2781040C1 (ru) | Свч фильтр | |
RU2644976C1 (ru) | Микрополосковый широкополосный фильтр | |
RU2645033C1 (ru) | СВЧ-мультиплексор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210101 |